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第10章:涌现中的还原论思想

2024年12月25日  来源:涌现 作者:约翰·霍兰德 提供人:It8933......

我们已经一再看到,复杂性往往产生于一些由经过适当选择的规则所定义的系统。因而当观察涌现现象时,我们应致力于发现产生涌现现象的规则。基于前面形成的特殊表达方法,关键就是需要找到产生涌现现象的受限生成过程。通过这一过程,就能够把对于比较复杂的涌现现象的观测,还原为对于若干简单机制相互作用的理解。

对于肩负这一使命的受限生成过程,其表达能力及局限性问题,和哲学立场中围绕“还原论”思想的种种问题紧密相关。关于还原论,人们最常说的是:还原论是大力推崇基础科学的。这一点激发了基础科学中的许多研究工作。还原论认为,宇宙中发生的所有现象都可以还原为一些物理定律。事实上,大多数科学家会更谨慎地说,所有现象都受到某些物理定律的制约。这种区别的背后究竟蕴含着什么呢?

这种见解并不要求对所有问题的解释都必须直接用物理学定律表达出来。如果对每一个化学反应,我们都使用量子力学的体系和时间尺度来进行解释,那将既冗长乏味,又缺乏启发性。把各种类型的化学键与量子力学的特点相联系,进而用这些化学键解释其他类型的反应,这就足够说明问题了。即便是在国际象棋或康威自动机这样的模型里,尽管规则十分明确和简单,许多观测的结果仍然被一些数量巨大的现象所决定,如国际象棋中彼此合作的兵的排列形式,或是前面提到的滑翔机。除非我们能够明确表述宏观规律,并用它描述这些现象,否则要想对所有可能发生的情况进行分类是极为困难的。此外,由于绝大多数规模庞大的现象是涌现出来的,它们所依赖的相互作用大于局部作用的总和,这时我们遇到的困难将会更大。

当我们能够明确表示出“宏观规律”,并用以描述这些涌现现象的行为时,比如化学键形成的规律,那么无论是在模型领域还是在真实世界中,对问题的理解都会令我们获益匪浅。可以这样描述康威自动机中的“滑翔机”:沿着对角线方向匀速运动,并且不存在“阻力”。尽管我们知道,这种涌现出来的“滑翔机”的行为可以归纳为定义自动机的一些简单规律。通过这种“宏观规律”,我们仍能获得对这个领域真实的认识。同样,我们发现,真实世界中各种物质在没有“外力”作用的情况下按照一定的规律运动,这样我们便认识了宇宙运动的本质。对这些情况进行归纳后,便可以猜想:我们观测到的种种复杂行为,都可以还原为一组“定义”宇宙的简单规律,即物理学定律。无论是康威自动机还是真实世界中的一些过程,我们都不期望所观测的涌现现象能够根据基本规律进行简单的描述。实际上,在模型和真实世界这两种情形下,我们都更热衷于寻找“宏观规律”的简化方法。

我们可以将这些“宏观规律”视为那些加入初始公理(定义模型的规律)中的其他公理。通常,这些附加的公理往往具有某些前提,以挑选出一定范围的系统状态,这些状态要么经常出现,要么有可能使系统向其他方向发展。当然,整个系统仍然受到初始公理的限制。通过上一章结束时描述的“如果[新公理]则[基于公理的定理推导]”方法,原则上我们能够根据这些初始公理推导出一切结论。如前文所述,系统中存在着许多可能条件(宏观规律),而关键在于从中挑选出最合适的条件,这些合适条件不能很明显地从对初始公理的直接检验中得到,但它们描述了系统可能出现的状况。我重申一下第9章结束时的观点:隐喻和跨学科比较两种方法是发现这些条件的关键。

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